[發(fā)明專利]一種紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)及其方法

有效

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• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110095192B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 張聞文;榮維剛;何偉基;陳錢;顧國華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/52
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發(fā)明公開了一種紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)及其方法，包括面源黑體、旋轉(zhuǎn)靶標輪、平面反射鏡、離軸拋物面鏡、高精密旋轉(zhuǎn)臺、上位機，待測紅外熱像儀放置在高精密旋轉(zhuǎn)臺上，該高精密旋轉(zhuǎn)臺放置在離軸拋物面鏡的正前方，高精密旋轉(zhuǎn)臺通過控制器精確控制旋轉(zhuǎn)角度準確測量紅外熱像儀的MRTD、NETD和視場。本發(fā)明解決面源黑體溫差的控制精度、穩(wěn)定性和響應時間的問題，使紅外熱像儀中MRTD、NETD和視場性能參數(shù)能夠在同一個系統(tǒng)中測試，并優(yōu)化了測試過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)及其測試方法。

背景技術(shù)

紅外熱像儀的應用擴展了人類對光譜波段的感知范圍。紅外熱像儀可以用于軍事和民用工業(yè)。其中軍事方面主要用于航空航天、武器觀瞄、火控與制導等，民用工業(yè)方面主要是生產(chǎn)監(jiān)控、設備檢測、安防和監(jiān)控等。對紅外熱像儀研發(fā)生產(chǎn)的同時，建立完善的紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)非常重要，尤其是其中MRTD(最小可分辨溫差)、NETD(噪聲等效溫差)和視場參數(shù)的測量。MRTD是綜合評價紅外熱像儀溫度分辨力和空間分辨力的重要參數(shù)，它不僅包含系統(tǒng)特征，也包含觀察者的主觀因素；NETD用溫差的方式衡量了紅外熱像儀的噪聲大小；視場反映了紅外熱像儀的可觀測范圍，可觀測范圍越大，同一視野內(nèi)可探測的目標越多。

因紅外熱像儀在軍事應用上一般觀察遠距離目標，常規(guī)的測試裝置主要由平行光管、面源黑體、目標靶、測試軟件等構(gòu)成。在測試過程中，MRTD、NETD的測試都需要嚴格精確的溫差輻射，溫差指面源黑體的溫度與環(huán)境溫度的差值，該差值的穩(wěn)定性對測試結(jié)果有較大的影響，需要時刻保證溫差的準確性和穩(wěn)定性。MRTD的主觀測量通常采用多名通過專門訓練過的觀察員(3人以上)進行獨立觀察四桿靶圖像，取多次測量的平均值。測試方法一般是在確定空間頻率f下，超過半數(shù)的人認為四桿靶有75％的分辨概率時的溫差則為此空間頻率f下的最小可分辨溫差。這種測試方法需要頻繁調(diào)整溫差值，溫差值的響應速度和穩(wěn)定性直接影響了測試時間和測試精度。

在國標GB/T 17444-2013中NETD的測試中計算參數(shù)使用的是電壓值。電壓值反映的是紅外熱像儀焦平面的特性，沒有考慮到后端數(shù)字化集成后的響應，且電壓值測試復雜，采樣麻煩，測試步驟繁瑣。紅外熱像儀的最終輸出是灰度圖，所有參數(shù)的好壞最終反映在輸出灰度上，NETD的測試需要結(jié)合輸出灰度。NETD的測試結(jié)合輸出灰度可以解決傳統(tǒng)的NETD測試不能完整反映熱像儀整機性能的問題。

傳統(tǒng)的視場測試方法使用的是成像目標測試板，在測試板上有不同直徑的同心圓，根據(jù)同心圓覆蓋熱像儀視場的不同位置和和距離關(guān)系可以計算出視場角度。該方法測試視場角的精度局限在同心圓刻線的密度和測試板的擺放位置，本系統(tǒng)通過優(yōu)化測試方法可以解決傳統(tǒng)視場測試步驟復雜、測試精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)及測試方法，解決面源黑體溫差的控制精度、穩(wěn)定性和響應時間的問題，使紅外熱像儀中MRTD、NETD和視場性能參數(shù)能夠在同一個系統(tǒng)中測試，并優(yōu)化了測試過程。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種紅外熱像儀綜合性能參數(shù)測試系統(tǒng)及其方法，包括面源黑體、旋轉(zhuǎn)靶標輪、平面反射鏡、離軸拋物面鏡、高精密旋轉(zhuǎn)臺、上位機，通過控制旋轉(zhuǎn)靶標輪的旋轉(zhuǎn)即可更換對應靶標，測量時的旋轉(zhuǎn)靶標輪上的靶標位于離軸拋物面鏡的焦平面處，靶標圖像通過離軸拋物面鏡的反射形成平行光圖像，用以模擬無窮遠處的目標；平面反射鏡用于折返離軸拋物面鏡的光路；離軸拋物面鏡與平面反射鏡組成平行光管，面源黑體放置在旋轉(zhuǎn)靶標輪后面，向靶標提供熱輻射，面源黑體的溫度與環(huán)境溫度的溫差由上位機控制；待測紅外熱像儀放置在高精密旋轉(zhuǎn)臺上，該高精密旋轉(zhuǎn)臺放置在離軸拋物面鏡的正前方，高精密旋轉(zhuǎn)臺通過控制器精確控制旋轉(zhuǎn)角度準確測量紅外熱像儀的MRTD、NETD和視場。